DE102011113114A1

DE102011113114A1 - Batterieträger für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs und Verfahren zur Montage und/oder Demontage einer Traktionsbatterie

Info

Publication number: DE102011113114A1
Application number: DE102011113114A
Authority: DE
Inventors: Tim Hämmerle; Hendrik Risch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-09-10
Filing date: 2011-09-10
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2031-09-11
Also published as: DE102011113114B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Batterieträger für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs mit einem Batterieschutzkäfig (10) zur Aufnahme der Traktionsbatterie, Haltemitteln zur Befestigung des Batterieschutzkäfigs (10) an einer Karosseriestruktur (1) und Führungsmitteln (20), welche eine Bewegung des Batterieschutzkäfigs (10) entlang einer vorgegebenen Bewegungsachse (3) ermöglichen. Erfindungsgemäß sind die Führungsmittel (20) als Schienensystem ausgeführt, welches eine Verschiebung des Batterieschutzkäfigs (10) von einer Einbauposition in eine Endposition ermöglicht, wobei in der Einbauposition des Batterieschutzkäfigs (10) eine Montage und/oder Demontage der Traktionsbatterie ermöglicht ist, und wobei der Batterieschutzkäfig (10) in der Endlage an der Karosseriestruktur (1) fixierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Batterieträger für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Montage und/oder Demontage einer Traktionsbatterie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
Aus der DE 197 38 620 C1 ist ein Batterieträger für eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs bekannt, welcher einen Batterietrog zur Aufnahme der Traktionsbatterie umfasst. Zur Befestigung des Batterieträgers an der Fahrzeugkarosserie dienen Halterungen, welche in mit dem Batterietrog verbundenes, sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckendes Gleitrohr umgreifen. Da das Gleitrohr relativ zur Halterung für eine begrenzte Wegstrecke in axiale Richtung verschiebbar ist, kann der Batterietrog bei einem Frontalaufprall relativ zur Fahrzeugkarosserie beschleunigt werden. Die Halterungen sind gleichzeitig als Bewegungsbeschränkungsmittel ausgebildet, indem sie mit einer oberen und einer unteren Klemmbacke das Gleitrohr haltend umgreifen und in axiale Richtung reibschlüssig festklemmen, so dass nur bei einem Aufprall ab einer bestimmten Aufprallstärke eine axiale Verschiebung des Gleitrohres erfolgt. Zudem sind Energieaufnahmemittel zur kontrollierten Übertragung von kinetischer Energie von dem Batterietrog auf die Fahrzeugkarosserie unter teilweisem Energieverzehr vorgesehen, welche durch auf das Gleitrohr geschobene Deformationsrohre gebildet sein können.
Aus der DE 10 2010 006 514 A1 ist ein Fahrzeug mit einer in einem Batterieträger angeordneten Batterie bekannt. Hierbei ist der Batterieträger unterhalb des Laderaumbodens des Fahrzeugs mittels einer Vorrichtung derart gelagert, dass der Batterieträger bei einer Kollision des Fahrzeugs nach außerhalb eines Deformationsbereichs verschwenkt und/oder verschoben werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Batterieträger für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs zu schaffen sowie ein Verfahren zur Montage und/oder Demontage einer Traktionsbatterie anzugeben, welche bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion des Batterieträgers die Ergonomie bei der Montage und/oder Demontage der schweren Traktionsbatterie verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines Batterieträgers für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Montage und/oder Demontage einer Traktionsbatterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Um einen Batterieträger für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs zu schaffen, welcher bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion eine ergonomisch verbesserte Montage und/oder Demontage der Traktionsbatterie ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass Führungsmittel, welche eine Bewegung des Batterieschutzkäfigs entlang einer vorgegebenen Bewegungsachse ermöglichen, als Schienensystem ausgeführt sind, welches eine Verschiebung des Batterieschutzkäfigs von einer Einbauposition in eine Endposition ermöglicht. Hierbei ist in der Einbauposition des Batterieschutzkäfigs eine Montage und/oder Demontage der Traktionsbatterie ermöglicht, und in der Endlage ist der Batterieschutzkäfig an der Karosseriestruktur fixiert. In der Einbauposition kann beispielsweise ein senkrechtes Einsetzen bzw. Entnehmen der Traktionsbatterie ermöglicht werden, wobei in vorteilhafter Weise ein Hebewerkzeug, wie ein Flaschenzug oder ähnliches für die Montage bzw. Demontage der Traktionsbatterie eingesetzt werden kann.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Montage und/oder Demontage einer Traktionsbatterie vorgeschlagen, welche in einem Batterieschutzkäfig angeordnet ist, welcher über Haltemittel an einer Karosseriestruktur befestigt ist. Zudem sind Führungsmittel vorgesehen, welche eine Bewegung des Batterieschutzkäfigs entlang einer vorgegebenen Bewegungsachse ermöglichen. Erfindungsgemäß wird der Batterieschutzkäfig zur Montage der Traktionsbatterie in eine Einbauposition verschoben und die Traktionsbatterie wird in den Batterieschutzkäfig eingesetzt und befestigt. Nach der Montage der Traktionsbatterie wird der Batterieschutzkäfig in eine Endposition verschoben und an der Karosseriestruktur fixiert. Zur Demontage der Traktionsbatterie wird die Fixierung des Batterieschutzkäfigs in der Endlage gelöst und der Batterieschutzkäfig wird aus der Endlage in die Einbauposition verschoben, wobei die Traktionsbatterie in der Einbauposition aus dem Batterieschutzkäfig entnommen wird.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die einfache Verschiebbarkeit des Batterieschutzkäfigs mit der schweren Traktionsbatterie von der Einbauposition in die Endposition eine einfache Servicefunktion, d. h. eine einfache Montage und/oder Demontage der Traktionsbatterie gewährleistet werden kann. Gleichzeitig kann der Batterieschutzkäfig durch die Fixierung an der Karosseriefunktion in der Endlage seine Schutzfunktion für die Traktionsbatterie bei einem Aufprall weiter ausführen.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batterieträgers umfassen die als Schienensystem ausgeführten Führungsmittel mindestens eine karosserieseitige Führungsschiene und mindestens ein Rahmenquerelement, welches mit dem Batterieschutzkäfig verbunden und auf der mindestens einen Führungsschiene verschiebbar gelagert ist, um eine Verschiebung des Batterieschutzkäfigs zwischen der Einbauposition und der Endlage zu ermöglichen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batterieträgers umfasst der Batterieschutzkäfig einen Verstärkungsrahmen aus zwei Rahmenlängselementen und zwei Rahmenquerelementen, welche mit einander verbunden sind. Die beiden Rahmenlängselemente sind als Aluminium-Strangpressprofile ausgeführt und die beiden Rahmenquerelemente sind als C-Profile mit Verstärkungselementen ausgeführt, wobei die beiden Rahmenlängselemente an ihren Stirnseiten mit den beiden Rahmenquerelementen verschweißt sind. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Konstruktion des Batterieschutzkäfigs. Um den Schutz der Batterie im Crashfall weiter zu verbessern umfasst der Batterieschutzkäfig ein zweischaliges Deckelelement und ein Bodenelement, welche mit dem Verstärkungsrahmen verbunden sind und in vorteilhafter Weise die Steifigkeit des Batterieschutzkäfigs erhöhen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batterieträgers ist die mindestens eine Führungsschiene mit einer Konsole verschweißt, welche an der Karosseriestruktur, vorzugweise an einem Längsträger befestigt ist. Da der Batteriekäfig vorzugsweise an jeder Querseite über einen Rahmquersteg in einer mit einer Konsole verschweißten Führungsschiene aufliegt und in der Endlage über die beiden Führungsschienen und die beiden Konsolen in der Karosseriestruktur fixiert ist, wirkt der Batteriekäfig beispielsweise als Querträger zwischen zwei Längsträgern, an welchen die beiden Konsolen befestigt sind, und erhöht dadurch die Gesamtsteifigkeit der Karosseriestruktur. So kann der Batterieschutzkäfig in der Endlage beispielsweise mit der Karosseriestruktur verschraubt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Batterieschutzkäfig in Fahrzeuglängsrichtung von der Einbauposition in die Endlage und umgekehrt verschoben. In vorteilhafter Weise wird der Batterieschutzkäfig in der Endlage mit der Karosseriestruktur verschraubt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugheckbereichs mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batterieträgers,
2 eine perspektivische Darstellung des Fahrzeugheckbereichs mit karosserieseitigen Haltemitteln zur Befestigung des erfindungsgemäßen Batterieträgers aus 1, und
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Batterieträgers aus 1.
Wie aus 1 bis 3 ersichtlich ist, weist ein im Heckbereich eines Fahrzeugs angeordneter Batterieträger für eine Traktionsbatterie 30 einen Batterieschutzkäfig 10 zur Aufnahme der Traktionsbatterie 30, Haltemittel zur Befestigung des Batterieschutzkäfigs 10 an einer Karosseriestruktur 1 und Führungsmittel 20 auf, welche eine Bewegung des Batterieschutzkäfigs 10 entlang einer vorgegebenen Bewegungsachse 3 ermöglichen.
Um einen Batterieträger 10 für ein Fahrzeug zu schaffen, welcher bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion des Batterieträgers 10 die Ergonomie bei der Montage und/oder Demontage der schweren Traktionsbatterie 30 verbessert, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Führungsmittel 20 als Schienensystem ausgeführt sind, welches eine Verschiebung des Batterieschutzkäfigs 10 von einer Einbauposition in eine Endposition ermöglicht. Hierbei ist in der Einbauposition des Batterieschutzkäfigs 10 eine Montage und/oder Demontage der Traktionsbatterie 30 ermöglicht, und in der Endlage ist der Batterieschutzkäfig 10 an der Karosseriestruktur 1 fixierbar.
1 zeigt den Batterieschutzkäfig 10 ohne Traktionsbatterie 30 in der Endlage. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Batterieschutzkäfig 10 in Fahrzeuglängsrichtung Y von der Einbauposition in die Endlage und umgekehrt verschoben werden. In der Einbauposition kann beispielsweise ein senkrechtes Einsetzen bzw. Entnehmen der Traktionsbatterie 30 unter Einsatz eines entsprechenden Hebewerkzeugs, wie eines Flaschenzugs oder ähnliches erfolgen und somit die Ergonomie bei der Montage bzw. Demontage der Traktionsbatterie deutlich verbessert werden.
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, umfassen die als Schienensystem ausgeführten Führungsmittel 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei karosserieseitige Führungsschienen 26.1, 26.2 und zwei Rahmenquerelemente 28.1, 28.2, welche mit dem Batterieschutzkäfig 10 verbunden und auf den beiden Führungsschienen 26.1, 26.2 verschiebbar gelagert sind, um eine Verschiebung des Batterieschutzkäfigs 10 zwischen der Einbauposition und der Endlage zu ermöglichen. Der Batterieschutzkäfig 10 umfasst einen Verstärkungsrahmen 12 aus zwei Rahmenlängselementen 12.1, 12.2 und zwei Rahmenquerelementen 28.1, 28.2, welche mit einander verbunden sind. Hierbei bilden die beiden Rahmenquerelemente 28.1, 28.2 gleichzeitig die käfigseitigen Führungsmittel, um den Batterieschutzkäfig 10 auf den Führungsschienen 26.1, 26.2 zwischen der Einbauposition und der Endlage verschieben zu können.
Bei dem dargestellten besonders kostengünstigen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Batterieträgers sind die beiden Rahmenlängselemente 12.1, 12.2 als Aluminium-Strangpressprofile ausgeführt und die beiden Rahmenquerelemente 28.1, 28.2 sind als C-Profile mit Verstärkungselementen 28.3, 28.4 ausgeführt. Die beiden als C-Profile ausgeführten Rahmenquerelemente 28.1, 28.2 sind vorzugsweise aus Stahlblech gefertigt, wobei zur Erhöhung der Steifigkeit des Verstärkungsrahmens 12 zusätzliche Verstärkungselemente 28.3, 28.4 mit den C-Profilen 28.1, 28.2 verschweißt sind. Des Weiteren sind die beiden Rahmenlängselemente 12.1, 12.2 an ihren Stirnseiten mit den beiden Rahmenquerelemente 28.1, 28.2 verschweißt. Zur Verbesserung der Schutzwirkung und zur Erhöhung der Steifigkeit des Batterieschutzkäfigs 10 sind ein zweischaliges Deckelelement 14 und ein Bodenelement 16 mit dem Verstärkungsrahmen 12 verbunden. Hierbei wird die Traktionsbatterie 30 bei der Montage auf das Bodenelement 16 gestellt und mit diesem verschraubt. Dann werden die erste Deckelschale 14.1 und die zweite Deckelschale 14.2 mit dem Verstärkungsrahmen 12 verbunden, so dass die Traktionsbatterie 30 von allen Seiten gegen ungewollte Einwirkungen geschützt ist, die eine Beschädigung der Traktionsbatterie 30 verursachen könnten. Zudem können weitere Abdeckelemente 14.3, 14.4 mit dem Verstärkungsrahmen 12 verbunden werden, die beispielsweise als Träger von Verzurrösen ausgebildet sind.
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, werden die beiden Führungsschienen 26.1, 26.2 jeweils mit einer Konsole 24 verschweißt, welche über entsprechende Befestigungsmittel 22 an der Karosseriestruktur 1, vorzugsweise an einem Längsträger 5 der Karosseriestruktur befestigt werden. Des Weiteren wird der Batterieschutzkäfig 10 in der Endlage mit der Karosseriestruktur 1 verschraubt. Da der Batteriekäfig 10 in der Endlage über endsprechende Schraubverbindungen und die beiden Führungsschienen 26.1, 26.2 und die beiden Konsolen 24 in der Karosseriestruktur 1 fixiert ist, wirkt der Batteriekäfig 10 vorzugsweise als Querträger zwischen den zwei Längsträgern 5, an welchen die beiden Konsolen 24 befestigt sind, und erhöht dadurch die Gesamtsteifigkeit der Karosseriestruktur 1.
Zur Montage der Traktionsbatterie 30 wird der Batterieschutzkäfig 10 in eine Einbauposition verschoben und die Traktionsbatterie 30 wird in den Batterieschutzkäfig 10 eingesetzt und befestigt. Nach der Montage der Traktionsbatterie 30 wird der Batterieschutzkäfig 10 in seine Endlage verschoben und an der Karosseriestruktur 1 fixiert. Zur Demontage der Traktionsbatterie 30 wird die Fixierung des Batterieschutzkäfigs 10 in der Endlage gelöst und der Batterieschutzkäfig 10 aus der Endlage in die Einbauposition verschoben. In der Einbauposition wird die Traktionsbatterie 30 aus dem Batterieschutzkäfig 10 entnommen. Selbstverständlich muss ein vorhandenes Deckelelement 14 vor dem Einsetzen bzw. vor der Entnahme der Traktionsbatterie 30 vom Verstärkungsrahmen 12 gelöst werden und nach dem Einsetzen bzw. der Entnahme der Traktionsbatterie 30 wieder mit dem Verstärkungsrahmen 12 verbunden werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verbessern in vorteilhafter Weise bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion des Batterieträgers die Ergonomie bei der Montage und/oder Demontage der schweren Traktionsbatterie.
Bezugszeichenliste

1: Karosseriestruktur (Heckbereich)
3: Bewegungsrichtung
5: Längsträger
10: Batterieschutzkäfig
12: Verstärkungsrahmen
12.1, 12.2: Rahmenlängselement (Aluminium-Strangpressprofil)
14: Deckelelement
14.1: erste Deckelschale
14.2: zweite Deckelschale
14.3, 14.4: Abdeckelement
16: Bodenelement
20: Führungsmittel (Schienensystem)
22: Befestigungsmittel
24: Konsole
26.1, 26.2: Führungsschiene
28.1, 28.2: Rahmenquerelement (C-Profil)
28.3, 28.4: Verstärkungselement
30: Traktionsbatterie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19738620 C1 [0002]
DE 102010006514 A1 [0003]

Claims

Batterieträger für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs mit einem Batterieschutzkäfig (10) zur Aufnahme der Traktionsbatterie (30), Haltemitteln zur Befestigung des Batterieschutzkäfigs (10) an einer Karosseriestruktur (1) und Führungsmitteln (20), welche eine Bewegung des Batterieschutzkäfigs (10) entlang einer vorgegebenen Bewegungsachse (3) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (20) als Schienensystem ausgeführt sind, welches eine Verschiebung des Batterieschutzkäfigs (10) von einer Einbauposition in eine Endposition ermöglicht, wobei in der Einbauposition des Batterieschutzkäfigs (10) eine Montage und/oder Demontage der Traktionsbatterie (30) ermöglicht ist, und wobei der Batterieschutzkäfig (10) in der Endlage an der Karosseriestruktur (1) fixierbar ist.
Batterieträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Schienensystem ausgeführten Führungsmittel (20) mindestens eine karosserieseitige Führungsschiene (26.1, 26.2) und mindestens ein Rahmenquerelement (28.1, 28.2) umfassen, welches mit dem Batterieschutzkäfig (10) verbunden und auf der mindestens einen Führungsschiene (26.1, 26.2) verschiebbar gelagert ist, um eine Verschiebung des Batterieschutzkäfigs (10) zwischen der Einbauposition und der Endlage zu ermöglichen.
Batterieträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterieschutzkäfig (10) einen Verstärkungsrahmen (12) aus zwei Rahmenlängselementen (12.1, 12.2) und zwei Rahmenquerelementen (28.1, 28.2) umfasst, welche mit einander verbunden sind.
Batterieträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rahmenlängselemente (12.1, 12.2) als Aluminium-Strangpressprofile ausgeführt sind und die beiden Rahmenquerelemente (28.1, 28.2) als C-Profile mit Verstärkungselementen (28.3, 28.4) ausgeführt sind, wobei die beiden Rahmenlängselemente (12.1, 12.2) an ihren Stirnseiten mit den beiden Rahmenquerelemente (28.1, 28.2) verschweißt sind.
Batterieträger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterieschutzkäfig (10) ein zweischaliges Deckelelement (14) und ein Bodenelement (16) umfasst, welche mit dem Verstärkungsrahmen (12) verbunden sind.
Batterieträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Führungsschiene (26.1, 26.2) mit einer Konsole (24) verschweißt ist, welche an der Karosseriestruktur (1) befestigt ist.
Batterieträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterieschutzkäfig (10) in der Endlage mit der Karosseriestruktur (1) verschraubt ist.
Verfahren zur Montage und/oder Demontage einer Traktionsbatterie, welche in einem Batterieschutzkäfig (10) angeordnet ist, welcher über Haltemittel an einer Karosseriestruktur (1) befestigt ist, wobei Führungsmittel (20) eine Bewegung des Batterieschutzkäfigs (10) entlang einer vorgegebenen Bewegungsachse (3) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Montage der Traktionsbatterie (30) der Batterieschutzkäfig (10) in eine Einbauposition verschoben wird und die Traktionsbatterie (30) in den Batterieschutzkäfig (10) eingesetzt und befestigt wird, wobei der Batterieschutzkäfig (10) nach der Montage der Traktionsbatterie (30) in eine Endposition verschoben und an der Karosseriestruktur (1) fixiert wird, wobei zur Demontage der Traktionsbatterie (30) die Fixierung des Batterieschutzkäfigs (10) in der Endlage gelöst und der Batterieschutzkäfig (10) aus der Endlage in die Einbauposition verschoben wird, wobei die Traktionsbatterie (30) in der Einbauposition aus dem Batterieschutzkäfig (10) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterieschutzkäfig (10) in Fahrzeuglängsrichtung (Y) von der Einbauposition in die Endlage und umgekehrt verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterieschutzkäfig (10) in der Endlage mit der Karosseriestruktur (1) verschraubt wird.